城市生活垃圾收運系統(tǒng)優(yōu)化模型研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟人口的快速增長和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國城市生活垃圾的產(chǎn)生量以每年3-10％的速度快速增長。日益增長的垃圾量給市政環(huán)衛(wèi)部門帶來了巨大的清運壓力，也是造成我國垃圾圍城現(xiàn)象和環(huán)境污染日益突出的重要原因。與此同時，垃圾量的劇增也導(dǎo)致其收集、運輸與中轉(zhuǎn)費用的不斷增加。在城市生活垃圾的全過程管理中，城市生活垃圾的收運是連接發(fā)生源與處理處置設(shè)施的不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)，其收運費用耗資最大，約占總費用的60％-80％，且操作過程也極為復(fù)雜。

2、為此，本研究在文獻(xiàn)調(diào)研和實地考察的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)生活垃圾收運系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展方向，采用理論研究、模型建立、算法設(shè)計、實例分析等方法，建立了城市生活垃圾收運系統(tǒng)優(yōu)化模型，通過模型應(yīng)用以期兼顧社會環(huán)境各因素的同時實現(xiàn)收運系統(tǒng)經(jīng)濟、高效、穩(wěn)定運行，為優(yōu)化收運設(shè)施選址、制定垃圾物流分配方案和收運路線計劃提供科學(xué)依據(jù)。
　　 收運系統(tǒng)作為固廢管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)，具備功能綜合性和與上層系統(tǒng)的緊密關(guān)聯(lián)性?；诖?，本文從城市固體廢物全過程管理的角

3、度，在充分考慮收運過程對經(jīng)濟、環(huán)境、社會等方面的影響的基礎(chǔ)上，建立了收運系統(tǒng)多目標(biāo)動態(tài)規(guī)劃模型。模型應(yīng)用不但可使混合收集背景下的成都市生活垃圾全過程管理成本由2011年的184.2元/t大幅下降到2020年的58.4元/t，且焚燒量逐年增加，其與填埋量的比值由2011年的1:3上升至2020年的6:1，其處理方式的改變符合成都市固廢規(guī)劃要求和“資源節(jié)約型社會”的建設(shè)宗旨。
　　 為迎合成都市生活垃圾分類收集的發(fā)展方向，結(jié)合當(dāng)?shù)乩?/p>

4、圾資源回收和處理現(xiàn)狀，針對廚余垃圾含量高且無專門生物處理設(shè)施等特點，建立了城市生活垃圾分類收運體系，提出廚余垃圾源頭分類收集并運輸至脫水式壓縮轉(zhuǎn)運站，經(jīng)過脫水處理后運往焚燒廠或填埋場處理。并采用多目標(biāo)動態(tài)規(guī)劃模型對脫水式轉(zhuǎn)運站的選址及不同類垃圾的物流分配方案等進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明該分類收運體系的運行不僅使生活垃圾全過程管理成本降低23.1％，且達(dá)到7.7％的垃圾減量化效果。
　　 在系統(tǒng)規(guī)劃模型應(yīng)用的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)有無中轉(zhuǎn)房的兩

5、種收運模式，分別提出車輛路徑點問題和弧問題模型并設(shè)計出一種具有聚類策略的蟻群算法，展開收運路線優(yōu)化的理論研究。隨后結(jié)合研究結(jié)果，為充分考慮實際道路和交通限制情況，在GIS環(huán)境下建立求解模型以開展實例研究。以成都市雙楠轄區(qū)為例，針對現(xiàn)行收運模式下垃圾堆放點周邊環(huán)境二次污染以及重復(fù)性勞動等問題，對取消垃圾臨時堆放點的生活垃圾收運路線進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明在改進(jìn)模式下有無轉(zhuǎn)向約束的線路優(yōu)化后單位收運費用分別為12.0元/t和11.8元/t，分別比

6、實際情況節(jié)約了36.51％和37.57％，優(yōu)化效果明顯。
　　 另外，為避開交通高峰時段擁堵道路，減少車輛運輸時間和車輛低速運行所帶來的燃料費的額外消耗，建立帶時間窗的垃圾收集車輛路徑問題模型對成都市雙楠區(qū)生活垃圾收運路線進(jìn)行優(yōu)化。分別對不帶時間窗、以時間為成本及以燃料消耗為成本的三種準(zhǔn)則的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行比較分析，優(yōu)化結(jié)果表明以燃料消耗最少為目標(biāo)的優(yōu)化中，綜合考慮了交通擁堵狀況和路線長短因素，達(dá)到燃料消耗最低34400g，與路程最